變頻器配套設備供應商提醒您：港口機械設備具有較長的發(fā)展歷史，拖動系統(tǒng)采用過各種各樣的方法。從早期的直流調速繼電接觸器控制系統(tǒng)，到近代的AC定子調壓、DC晶閘管調速裝置。電動機主要以繞線式異步機和直流電機為主，其最大的缺點是滑差、整流子、碳刷的存在致使維修不便。進入20世紀80年代后，隨著變頻器的迅速發(fā)展，變頻器進入港機設備的驅動領域，引起人們極大的重視。它克服了以往驅動系統(tǒng)的缺點，明顯提高了可靠性的同時，還具有顯著的節(jié)能效果。由于異步電動機結構簡單、維修方便、適合在有粉塵和振動大的環(huán)境中使用，故異步電機變頻調速系統(tǒng)非常適合在港口機械上推廣應用。
一、港機設備的特點
1.1 使用環(huán)境
運行中的港機設備振動沖擊大，空氣中煤粉、炭粉、化學物質粉塵嚴重，海邊特有的濕度、鹽堿等腐蝕性成分高。在電源質量方面普遍存在變壓器容量小、動力電纜線路長、截面小，在大型設備啟動工作時，經常造成瞬時欠電壓。電壓波動范圍為320～400V。
1.2 運行特點
港機設備具有以下運行特點：
①啟動轉矩大，通常超過150%以上，若考慮提升時電壓降低及超載試驗的要求，至少應在啟動加速過程中提供200%轉矩。
?、谟捎诟蹤C一般設有機械制動裝置，為使電機轉矩與機械制動轉矩進行平滑切換，必須充分考慮電機切入與制動器的動作時序。
?、郛斕嵘蛳陆禃r，重物產生的位勢負載使電機處于發(fā)電狀態(tài)，能量要向電源側回饋。由于大多數通用變頻器沒有電能回饋能力，此時必須通過制動單元，將這部分能量經制動電阻以熱能形式釋放掉。
④提升機構在抓吊重物離開或接觸地面的瞬間負載變化激烈，變頻器必須能適應這種沖擊負載并對其進行平滑控制。
1.3 采用變頻器的必要性
?、倬烷T式起重機而言，目前大多采用繞線式異步電動機轉子串電阻的有級調速方案，但啟動電流大，設備受沖擊嚴重，經常造成機械構件的損傷，嚴重影響設備使用壽命和正常生產。
?、诟蹤C也有選用直流調壓調速方案，雖然可以平滑無級調速及軟啟動;但由于直流電機存在維護工作量大、電機成本高、體積大等缺點，不如經久耐用的交流電機。
?、圩冾l器具有顯著的節(jié)能效果。
?、茏冾l器具有完善的保護及自診斷功能，和PLC控制結合可提高系統(tǒng)的可靠性。
二、港機設備中變頻器的選型
對不同設備選用適宜的變頻器，對提高系統(tǒng)可靠性十分重要。目前，變頻器有以下兩種控制方式：
(1) U/f控制
U/f控制方式是根據負載特性選擇合適的U-F曲線進行控制。為了在低頻區(qū)增大電機轉矩、變頻器設有轉矩補償功能。變頻器在線實時計算轉矩，能在整個輸出頻率范圍內根據負載大小自動調整U/f的比例，以滿足負載特性要求。
此外，在電機加速過程中，如果負載轉矩過大，超過電機峰值所決定的轉矩值，則電機將無法跟蹤變頻器的輸出頻率，形成失速狀態(tài)，這在港機作業(yè)中是不允許的。為防止失速，當加速時電流峰值超過預先設置的保護值，可通過自動減緩加速特性斜率，以保證電機轉速始終能跟蹤變頻器輸出頻率的變化，這就是變頻器的失速防止功能。
(2)矢量控制
矢量控制根據直流電機的基本控制原理，使異步電機和磁通矢量和電流矢量相互垂直，可以產生與直流電機相同的轉矩及控制精度、響應速度：由于矢量控制方式能實現轉矩控制，因此對于港口裝卸設備這類恒轉矩負載最為合適。
三、變頻器及其周邊設備的容量設計
3.1 計算容量前應考慮的因素
(1)負載特性
?、儇撦d類型重力、摩擦、慣性、流體。
②負載性質恒轉矩、恒功率。
?、圬撦d變化恒定、沖擊、高啟動。
(2)運行方式
?、龠B續(xù)運行。
?、谥小⒌退匍L時間運行。
?、鄱虝r間運行。
(3)電源質量
?、匐娫醋儔浩魅萘看笮?。
?、陔妷翰▌哟笮 ?/span>
?、垲l率、相數。
(4)負載的最高輸出功率和轉速
3.2 電機功率計算
對于提升及變幅機構所需電機功率為
式中，W為負荷重量，kg;v為額定速度，m/min;η為機械效率。
行走及旋轉機構計算公式與上相同，但需考慮風力造成的阻力，故
式中，μ為風阻系數。
啟動加速轉矩T為
式中，GD2為轉動慣量，kg·m2;n為電機額定轉速，r/min;tmin為加速的最短時間，s。
3.3 變頻器容量的計算
計算變頻器容量P0(單位kVA)時，應考慮如下三個原則：
(1)變頻器容量必須滿足負載功率的要求，即
(2)變頻器容量應大于電機容量，即
(3)變頻器電流Ii應大于電機額定電流，即
? ?Ii≥K·IN
3.4 制動電阻的計算
當電機轉速高于變頻器頻率所對應的同步轉速時，處于發(fā)電狀態(tài)的電動機將把負載慣性產生的動能反饋到變頻器中。必須將這部分能量通過制動單元，由外接的制動電阻釋放掉。
(1)制動轉矩TB的計算
式中，GDM2為電動機轉動慣量，kg·m2;GDL2為負載轉動慣量，kg·m2;n1為減速初始速度，r)min;n2為減速結束速度，r/min;TL為負載轉矩，kg·m。
(2)制動電阻RB的計算
制動電流峰值由制動單元中的晶體管允許電流Ic決定，即制動電阻的最小值
制動電阻所需功率PB計算如下：
式中，TB為電動機額定轉矩，kg·m;0.2TN表示不加制動轉矩，依靠電機內部消耗亦可獲得大約20%的制動轉矩，故在計算公式中要扣除0.2TN。